El genoma humano contiene genes donados por microbios

Fue el primer fiasco del genoma humano, o eso se cre¨ªa. Cuando se present¨® el libro de la vida a principios de siglo, uno de los datos m¨¢s chocantes fue la presencia de docenas de genes bacterianos intercalados entre los propiamente humanos, pero el ardor dur¨® bien poco, y la conclusi¨®n fue atribuida a un error. No lo era. Quince a?os despu¨¦s de aquella encendida pol¨¦mica, un an¨¢lisis que se beneficia de los grandes avances recientes de la gen¨®mica demuestra por encima de toda duda que nuestro ADN contiene 145 genes de origen microbiano. Y son importantes.

El trabajo de Alastair Crisp y sus colegas de la Universidad de Cambridge no se limita al ADN humano, sino que examina los genomas de otras 9 especies de primates, 12 de moscas y cuatro de gusanos, adem¨¢s de un an¨¢lisis parcial de otros 14 vertebrados. Esta amplia perspectiva a lo largo de la evoluci¨®n demuestra que la donaci¨®n de genes por otras especies (transferencia horizontal, en la jerga) es com¨²n en los animales, y que da lugar a decenas o cientos de genes de origen microbiano activos en seg¨²n qu¨¦ especie. Los resultados se presentan en Genome Biology.

En nuestra especie, los investigadores han confirmado 17 genes que ya eran sospechosos de procedencia extranjera, y han identificado 128 adicionales. Uno de ellos es el gen ABO responsable del grupo sangu¨ªneo

Los genes importados de las bacterias y otros microbios cubren funciones que no parecen elegidas al azar: la gran mayor¨ªa tienen relaci¨®n con el metabolismo, la cocina de la c¨¦lula, o conjunto de reacciones qu¨ªmicas que gestionan sus flujos de energ¨ªa y la regeneraci¨®n de sus componentes. El coraz¨®n del metabolismo es constante ¨Cy universal en la biolog¨ªa¡ª, pero la adaptaci¨®n de cada especie a su entorno local requiere a menudo nuevas aptitudes metab¨®licas para gestionar las singularidades qu¨ªmicas del medio: ah¨ª es donde los genes importados de las bacterias pueden resultar cruciales.

En nuestra especie, los investigadores han confirmado 17 genes que ya eran sospechosos de procedencia extranjera, y han identificado 128 adicionales. Uno de ellos es el gen ABO responsable del grupo sangu¨ªneo. Los dem¨¢s est¨¢n en su mayor parte relacionados con el metabolismo de las grasas y los amino¨¢cidos, la respuesta inmune, la inflamaci¨®n y las actividades antioxidantes de la c¨¦lula. Como se ve, buena parte de nuestra interacci¨®n con el mundo microbiano se basa en genes adquiridos de los propios microbios.

Ninguno de estos genes es una adquisici¨®n reciente: las transferencias gen¨¦ticas ocurrieron antes de que evolucionara la especie humana, y muchas de ellas antes de la aparici¨®n de los primates, a lo largo de la tortuosa historia evolutiva de los vertebrados. Pero eso mismo es una indicaci¨®n de su importancia, puesto que han estado funcionando durante decenas de millones de a?os.

La donaci¨®n de genes entre especies, o transferencia horizontal, es cualquier cosa menos una sorpresa en el mundo microbiano. Las bacterias se intercambian genes con tal eficacia que, seg¨²n una estimaci¨®n reciente, m¨¢s del 80% de los genes bacterianos han estado implicados en alg¨²n momento de la evoluci¨®n en un intercambio entre especies. Este mecanismo explica, entre otras muchas cosas, la facilidad con que las bacterias adquieren resistencia a los antibi¨®ticos, y el peligro de que cepas microbianas inocuas se conviertan en virulentas de la noche al d¨ªa.

Las transferencias gen¨¦ticas ocurrieron antes de que evolucionara la especie humana, y muchas de ellas antes de la aparici¨®n de los primates

Es en el mundo animal donde la transferencia horizontal era hasta ahora pol¨¦mica, salvo en casos muy especiales. Por ejemplo, se sabe que los gusanos nematodos han adquirido genes de bacterias y hasta de plantas, y que algunos escarabajos han importado genes bacterianos que ahora les permiten digerir las semillas de caf¨¦. Tambi¨¦n hay insectos de la familia de los ¨¢pidos que han importado genes para la s¨ªntesis de los carotenoides (los colorantes del tomate y la zanahoria) que les confieren una coloraci¨®n naranja ¨²til en su entorno.

¡°Este es el primer estudio que muestra la amplitud con que la transferencia horizontal de genes ocurre en los animales, incluidos los humanos, dando lugar a cientos de genes for¨¢neos activos¡±, explica el primer autor del trabajo, Alastair Crisp, de Cambridge. ¡°De manera sorprendente, lejos de ser un fen¨®meno raro, resulta que la transferencia de genes ha contribuido a la evoluci¨®n de muchos animales, quiz¨¢ de todos ellos, lo que implica que tenemos que reconsiderar la forma en que pensamos sobre la evoluci¨®n¡±.

Los donantes de genes no son solo bacterias, sino tambi¨¦n protistas (organismos unicelulares eucariotas, es decir, hechos del mismo tipo de c¨¦lula que constituye nuestro cuerpo) y virus. Estos ¨²ltimos son particularmente importantes en la evoluci¨®n de nuestro linaje, los primates. Tambi¨¦n hay algunos genes procedentes de hongos, que son la principal raz¨®n de la pol¨¦mica original: se pens¨® que se hab¨ªa descartado su procedencia por transmisi¨®n horizontal, cuando solo se hab¨ªa descartado su origen bacteriano.

Estamos acostumbrados a ver a las bacterias como el enemigo a batir. Pero tambi¨¦n son parte de nuestra l¨®gica m¨¢s profunda.

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